NO164699B - Oppbevaringssystem. - Google Patents

Description

Apparat for utførelse av reaksjoner med faste katalytiske lag.

Foreliggende oppfinnelse vedrfirer et apparat for bruk ved opera-sjoner med faste katalytiske lag, og spesielt et apparat som hjelper fordelingen av væske og damp i en fallstrQm, katalysatorholdig reaktor-beholder..

Ærfåring i drift av spesielle katalytiske prosesser, spesielt den katalytiske avsvovling av petroleumfraksjoner slik som f.eks. gassolje, har vist at det foreligger en tendens til opphopning av avsetninger på toppen av katalysatorlaget, hvilket résulterer i et oket trykk-fall over reaktoren og fSlgelig en nedsettelse av enhétsgjennomforingen. Under disse betingelser er det nSdvendig å stenge enheten periodisk for

å regenerere katalysatoren ved å avbrénne avsetningene selv om den katalytiske aktivitet i hele katalysatorlaget forblir h6y.

De blokkerende avsetninger forårsakes antageligvis av en kombi-nasjon av krakkings- og polymeriseringssidereaksjoner som finner sted i begrenset utstrekning på overflaten av katalysatorlaget, og medforingen av partikkelformede materialer i chargen, f.eks. flak av ferromateriale fra anlegget, f.eks. fra ovnsror.

Det har tidligere, i U.S. patent nr. 3 006 74-0> vært foreslått

å innfore en rekke sylindre av trådnetting. som er åpne i toppen i katalysatorlaget og la disse sylindre strekke seg fra katalysatoroverflaten inn i laget. Et'slikt arrangement, som er spesielt egnet for fullstendig dampfase-charger, har fort til en viss forbedring av driften. Ytterligere forbedringer er beskrevet i norske utlegningsskrifter nr. 115 053 °g nr- 115 054 hvor en hette med en eneste inngang eller en annen snudd trådnettsylinder anbringes oppå trådnettsylinderen som strekker seg inn i katalysatorlaget.

Spesielle problemer oppstår når blandede fasebetingelser fore-kommer i reaktoren (dvs. både væske og damp fores til og gjennom katalysatorlaget), fordi ikke bare opphopningen av avsetninger må reguleres, men det må også sikres god fordeling og blanding av væsken og dampen.

I en foreslått anordning, som er beskrevet i tysk patent nr. 1 192 625 for charger'med blandet fase, har et brett over katalysatoroverflaten med separate passasjer gjennom brettet for væske og gass. Gasspassasjene har sylindre av trådnetting som strekker seg inn i katalysatorlaget og væskepassasjene er kanaler som fordeler væske til overflaten på laget. Andre eksempler på fordelere for charger med blandet fase hvor væsken holdes på et brett, er beskrevet i U.S. patent nr. 2 898 292 og tysk patent nr. 1 151 491.

Foreliggende oppfinnelse vedrorer anordninger som tillater både

væske og damp å stromme gjennom de samme passasjer i brettet.

Ifolge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt et apparat for utforelse av reaksjoner med faste katalytiske lag bestående av en lukket, vertikal reaktor som kan inneholde et katalysatorlag og som har et ovre innlop og et nedre utlop, et brett over den ovre delen av be-holderen, kanaler som strekker seg oppover fra brettet, siktanordninger i kanalene som strekker seg nedover gjennom kanalene inn i katalysatorlaget når sistnevnte er på plass, og hetter over kanalene, kjennetegnet ved at hettene har to innganger en over den andre, hvilke_ innganger gir adkomst for væsker inn i og gjennom kanalen bare med en innledningsvis oppoverrettet strom, idet den nedre inngangen 'er i et horisontalt nivå med toppen av kanalen og den ovre inngangen er over toppen på kanalen. Oppfinnelsen omfatter således i alt vesentlig et brett i den ovre delen av en reaktor og passasjer gjennom brettet.for væske og damp-charge, idet disse passasjer har siktanordninger og separate innganger for væske og dampen. Begge inngangene tvinger væsken og dampen til å skifte retning og stromme oppover en tid for å komme inn i passasjen og dette gir partikler som medfores i væsken og dampen anledning til å utfelles og avsettes på brettet. Betingelsene som fremkaller avsetning av partikler er imidlertid forskjellig for væske og damp. En lav væske-stromningshastighet letter avsetning av suspenderte partikler, mens derimot hoye stromningshastigheter fremmer separeringen av partikler fra gass, idet partiklene slenges ut av sentrifugalkraften idet gassen skifter retning. Ved å ha separate innganger for væske og damp kan de optimåle betingelser velges for hver av disse materialer. Turbulensen blir også redusert ved å ha separate innganger, hvilket igjen fremmer utfellingen av partikler. På den annen side, siden både væske og damp går gjennom den samme passasjen, sikres god væske-damp-kontakt med en gang blandingen når katalysatorlaget.

Randen på kanalen er fortrinnsvis takket for å gi en jevn stabil flerlopsstrom over randen inn i passasjen. Kanalen kan ha et hvilket som helst egnet tverrsnitt, men har fortrinnsvis en sylindrisk form.

Hetten med dobbelt inngang er fortrinnsvis en enkelt enhet dannet av et lokk og sidevegger forbundet ved hjelp av smale holdere .slik at dampinngangen ikke hindres mer enn nodvendig. Hetten passer over og rundt den ovre delen av kanalen. Med en sylindrisk kanal vil hetten og-så være sylindrisk-med ringformede væske' og dampinnganger. Hetten kan fortrinnsvis bli fjernet for å tillate uttagning av siktanordningene.

Siktanordningene er fortrinnsvis perforerte ror, som på egnet måte kan være laget av trådnetting. Brettet, kanalene og hettene bor sikre at væske og damp som går inn i de perforerte rorene i alt vesentlig er fri for avsetninger, men rorene er et andre vern mot at avsetninger kommer inn i selve katalysatorlaget. Rorene som strekker seg inn i katalysatorlaget, hjelper også til å fordele væsken og dampen jevnt gjennom laget. Siktanordningene kan, som angitt ovenfor, fortrinnsvis fjernes og er således ikke permanent festet til kanalene.

Toppen av katalysatorlaget kan på konvensjonell måte være for-synt med et lag av inerte legemer, f.eks. keramiske kuler og det er fortrinnsvis et rom mellom toppen av katalysatorlaget eller laget med keramiske kuler og brettet. Noe av væsken og spesielt noe av dampen kan således passere gjennom det perforerte roret inn i dette rommet og komme inn i katalysatorlaget via dennes ovre overflate.

Dimensjonene på kanalene, siktanordningene, festene og væske og dampinngangene kan velges i overensstemmelse med de spesielle tilstander som ventes i reaktoren, spesielt i overensstemmelse med de relative mengder av væske og damp. Antall kanaler, siktanordninger og hetter kan også varieres avhengig av storrelsen på reaktoren og de

tilstander som ventes i denne. Et relativt stort antall, f.eks. minst 15 til 20 for små reaktorer og opp til fra 40 til 70 for storre reak- . torer, ville være velegnet. Målet ved å konstruere en bretteanordning er å gjore antall passasjer gjennom brettet så mangfoldig som mulig og således å gjore cftningen i hastighet gjennom passasjene så liten som mulig, mens på samme tid og etterlate en passende brettoverflate på hvilken avsetningene kan hope seg opp.

Selv om apparatet er konstruert spesielt for bruk i forbindelse med blandede fasecharger, f.eks. charger med fra 20 til & 0% væske under de benyttede betingelser, vil apparatet fremdeles funksjonere effektivt hvis betingelsene forandres slik at det dannes en fullstendig dampfase-drift, idet dampen da passerer gjennom begge innganger i hetten med

skifting av stromretningen i hvert tilfelle.

Oppfinnelsen er i det folgende illustrert ved hjelp av vedlagte tegninger hvor: figur 1 er et snitt gjennom en reaktor ifolge foreliggende oppfinnelse,

figur 2 er et planoppriss av et brett, og

figur 3 er et snitt gjennom en enkelt kanalanordning som viser denne i storre detalj enn i figur 1.

På figur 1 er det dannet en reaktor av en kappe 1 med et ovre innlop 2 og et nedre utlop 3» Inniopet 2 har en egnet fordelings-anordning vist skjematisk ved 4« Et perforert ark 5 dekker utlopet 3« Reaktoren inneholder et katalysatorlag 6 som ved sin topp og bunn har lag av keramiske kuler 7 og ' Ja. Over og i avstand f ra katalysatorlaget er et brett 8 som har flere kanaler 9 med takkede kanter 10. Tråd-nettingkurver 11 er tilpasset på innsiden av kanalene 9 °g strekker seg ned inn i katalysatorlaget 6. Kurvene 11 er åpnet i deres ovre ender men lukket i deres nedre ender. Over kanalene 9 er det anbragt hetter 12 som har en ovre ringformet inngang 13 og en nedre ringformet inngang

<1>4. Figur 2 viser brettet 8 i plan, med kanaler 9 fordelt over brettet. Brettet er som vist dannet av flere plater sammenfestet ved hjelp av væsketette sammenføyninger og det er dreneringshull 15 dekket med trådnetting for å gi brettet anledning til å. kunne dreneres for væske når reaktoren må stoppes. Midtseksjonen 16 i brettet kan fjernes

for å gi adgang til den delen av reaktoren som inneholder katalysatorlaget 6. Kurven 11 og hettene 12 er ikke vist på figur 2.

Figur 3 viser en enkel kanalanordning i storre detalj enn på figur 1, idet de samme delene er vist med samme tall. På figur 3 vil det sees at hetten 12 er dannet av et lokk 17 og en nedre kant 18 sammenfoyet ved hjelp av festeanordninger (ikke vist). Hetten 12 er fastspent på kanalen 9 ved hjelp av klemmer (ikke vist) slik at den kan losgjores fra kanalen. Dette tillater at kurven 11, som glir fritt i kanalen 9> kan fjernes ved å trekke den opp gjennom kanalen. Tegningen viser også en væskedam 19 som holdes opp på brettet 8 til kanten 10 på kanalen 9 og et utfelt lag 20 på bunnen av brettet 8.

Ved drift kommer blandet fasecharge inn i reaktoren 1 gjennom inniopet 2 og fordeleren 4« Væske faller på brettet 8 og danner en væskedam 19 inntil væsken hever seg opp gjennom den nedre inngang 14

i hetten 12 og over kanten 10 i kanalen 9 inn i kurven 11. Deretter forblir væskenivået konstant ved nivået på kanten 10. Partikler som er suspendert i væsken faller til bunnen av brettet 8 for således å danne et utfelt lag 20. Dampen i chargen hindres inngang i den nedre inngangen 14 når forst væskenivået har hevet seg til denne og går der-for inn i den ovre inngangen 13. For å gjore dette må den skifte retning og gå inn i hetten 12 oppover. Suspenderte partikler faller ut idet dampen forandrer retning og faller på væskedammen 19 og ned gjennom denne for således å forenes med det utfelte lag 20.

Væsken og dampen passerer sammen gjennom kurven 11, noe går gjennom den ovre delen av kurven inn i rommet mellom laget 8 og laget med keramiske kuler 7 og deretter inn i katalysatorlaget 6, og noe går gjennom den nedre delen av kurven direkte inn i katalysatorlaget 6. Væsken og dampen strommer ned gjennom laget og produktene kommer ut gjennom utlopet 3«

En reaktor med en indre diameter på 1.8 til 2.4 m fyllt med

3 ni x 3 mm katalysatorpellets, kan brettet eksempelvis ha 30 til 60 kanaler med diameter på 10 til 20 cm og kan være 15 til 30 cm hoye. Kurvene kan være 60 til 90 cm lange og strekke seg inn i katalysatorlaget til en dybde på 30 til 60 cm. Kurvene kan være 8x8 mesh trådnetting av standard mål 18. Storrelsen på de ringformede inngangene til hetten vil være avhengig av de relative mengder væske og damp som ventes, idet væskeinngangen er tilsvarende storre og dampinngangen mindre etter som mengdeforholdet av væske til damp oker. Det bor imidlertid være mulig ved egnet justering å ha væskestromningshastigheter av en storrel-sesorden på 0.3 cm per sekund gjennom væskeinngangen og dampstromnings-hastigheter av størrelsesorden på 15 cm per sekund gjennom dampinngangen.

Apparatet i foreliggende oppfinnelse kan brukes for en hvilken som helst fallstromsprosess med fast katalytisk lag. Det er spesielt nyttig for katalytisk behandling av hydrokarboner slik som petroleumfraksjoner i nærvær av hydrogen. En slik hydrokatalytisk behandling kan benyttes til*å rense charger ff.eks. i avsvovling eller avnitrogen-ering) eller til å omdanne denne (som f.eks. i hydrokrakking). Petro-leumchargene som ville gi blandede fasebetingelser under de normalt benyttede hydrokatalytiske betingelser, er fraksjoner som koker over 200°C, spesielt gassolje og voksdestillatfraksjonene. De hydrokata-lyttiske prosessbetingelser, spesielt når hovedformålet er hydrokatalytisk avsvovling, kan være 204° til 454°c og 3-5 til 140 kg/crn^ mano-- metertrykk"ved en romhastighet på 0.5 til 20 col.enhet/vol.enhet/time med 36 til l800 dm<3>/l hydrogen. Egnede katalysatorer for bruk i en slik prosess kan omfatte oksyder fra gruppe Via og VIII i den periodiske tabell på en tungtsmeltelig oksydbærer, f.eks. kobolt og molybdenoksyder på aluminiumoksyd.

Claims (3)

1. Apparat for utforelse av reaksjoner med faste katalytiske lag, bestående av en lukket vertikal reaktor som kan inneholde et katalysatorlag (6) og som har et ovre innlop 12) og et nedre utlop (3), et brett (8) over beholderens ovre del, kanaler (9) som strekker seg oppover fra brettet, siktanordninger (11) i kanalene som strekker seg nedover gjennom kanalene inn i katalysatorlaget når det sistnevnte er på plass, og hetter (12) over kanalene, karakterisert ved at hettene har to innganger (13,14) en over den andre, hvilke innganger gir adkomst for væsker inn i og gjennom kanalen bare med en innledningsvis oppove^rrettet strom, idet den nedre inngangen er i et horisontalt nivå med toppen av kanalen og den ovre inngangen er over toppen på kanalen.

2. Apparat ifolge krav 1, karakterisert ved at kanten på kanalen er takket (10).

3. Apparat ifolge krav 1 eller 2, karakterisert ved at hettene og kanalene er sylindriske.